{"id":179831,"date":"2019-08-02T14:36:07","date_gmt":"2019-08-02T12:36:07","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=179831"},"modified":"2019-08-02T14:36:07","modified_gmt":"2019-08-02T12:36:07","slug":"hygienischer-bierverschluss-dank-uvc-leds","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/hygienischer-bierverschluss-dank-uvc-leds\/","title":{"rendered":"Hygienischer Bierverschluss dank UVC-LEDs"},"content":{"rendered":"

Keime am Bierverschluss geh\u00f6ren jetzt der Vergangenheit an: Denn Forschende des Fraunhofer Instituts IOSB-AST<\/a> in Ilmenau haben nun ein Verfahren entwickelt, das per UVC-LEDs \u2013 also ultravioletten Leuchtdioden \u2012 Bakterien zerst\u00f6rt. Das Sch\u00f6ne daran: Das Verfahren ist nicht nur effizient, sondern auch umweltfreundlich.<\/p>\n

LEDs im Vergleich zu Quecksilberlampen<\/h3>\n

Bis jetzt wurden zur Desinfektion Quecksilberlampen genutzt. Doch das sch\u00e4dliche Schwermetall hat einige gravierende Nachteile. Denn sollte beispielsweise ein Lampenk\u00f6rper\u00a0 brechen, gelangt das Quecksilber in die die Umwelt. Um dies zu verhindern ist ein mechanischer Aufwand in Form von speziellen Lampenaufh\u00e4ngungen sowie ein Splitterschutz in Form eines H\u00fcllrohres n\u00f6tig \u2013 was \u00fcbrigens nicht ganz unproblematisch ist. LEDs dagegen sind hochstabil. Sie eignen sich von daher insbesondere im mobilen Bereich, also beispielsweise zum Einsatz bei Fahrzeugen, im Outdoorbereich und eben in der Produktion, wo mit Vibrationen und St\u00f6\u00dfen an Maschinen zu rechnen ist.<\/p>\n

Zudem ben\u00f6tigen Quecksilberlampen ein spezielles Hochspannungsvorschaltger\u00e4t. LEDs hingegen k\u00f6nnen mit Niederspannung betrieben werden. Nach dem Einschalten brauchen erstere auch noch Zeit, um aufzuheizen. LEDs nicht, sie erreichen sofort ihre volle Leistung. LEDs sind somit in der Lage, schnell zu desinfizieren, was ein weiterer Vorteil ihrer Anwendung ist. Auch emittieren Quecksilberlampen physikalisch bedingt fix bei einer Wellenl\u00e4nge von 254nm. Das desinfiziert zwar auch, ist aber wesentlich ineffizienter, als das, was die neuen UVC-LEDs k\u00f6nnen.<\/p>\n

\u201eKonventionelle Quecksilberleuchten senden Licht bei 254 Nanometern aus und liegen damit unterhalb der optimalen Wellenl\u00e4nge von 265 Nanometern, die Desinfektionsleistung ist nicht optimal”, erkl\u00e4rt Thomas Westerhoff, Wissenschaftler am Fraunhofer IOSB-AST.<\/p><\/blockquote>\n

Auch haben die Quecksilberlampen eine kurze Lebensdauer und sind aufgrund ihres sperrigen Designs nicht flexibel einsetzbar. Denn Quecksilberlampen sind immer l\u00e4ngliche Glasr\u00f6hren. Im Gegensatz dazu sind LEDs deutlich kleiner als ihre giftigen Konkurrenten. Sie lassen sich so wesentlich n\u00e4her und auf unterschiedlichste Weise auf einem Array an der zu bestrahlenden Oberfl\u00e4che anordnen. So kann eine speziell an die Desinfektionsaufgabe angepasste Abstrahlgeometrie erreicht werden.<\/p>\n

Einziger Nachteil der LEDs im UVC-Bereich von 280-200 nm ist: Noch sind sie nicht in der Massenproduktion angekommen. Sie sind also relativ teuer. Doch auch das k\u00f6nnte sich bald \u00e4ndern. Denn laut Westerhoff baut OSRAM Optosemiconductor aktuell in Regensburg eine Produktionslinie f\u00fcr UVC-LEDs auf, die in der zweiten Jahresh\u00e4lfte in Betrieb gehen soll. Dies d\u00fcrfte zu einer besseren Verf\u00fcgbarkeit und auch zu einem drastischen Preisverfall f\u00fchren.<\/p>\n

Keimfreiheit in der Getr\u00e4nkeindustrie<\/h3>\n

Gemeinsam mit Ihrem Projektpartner PURION GmbH<\/a> \u2013 einem Hersteller f\u00fcr UV-Desinfektionsanlagen f\u00fcr Wasserdesinfektion \u2013 m\u00f6chten die Wissenschaftler des Institutsteils \u201eAngewandte Systemtechnik AST\u201c nun die sch\u00e4dlichen, quecksilberhaltigen Strahler durch die ungiftigen, ultravioletten Leuchtdioden ersetzen.<\/p>\n

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Mark Wipprich, Purion CEO GmbH (left) & Dipl.-Ing. Thomas Westerhoff, Fraunhofer IOSB-AST (right) \u00a9 Fraunhofer IOSB-AST\/Martin K\u00e4\u00dfler<\/figcaption><\/figure>\n

Die neue Technologie eignet sich \u00fcbrigens nicht nur zur Desinfektion von Verschl\u00fcssen, sondern u.a. auch von Brauwasser. Denn, um sauberes Wasser f\u00fcr hochwertiges Bier zu garantieren, werden in Brau-Anlagen oftmals UV-Anlagen vorgeschaltet. Beim Durchlaufen des Brauwassers durch Edelstahlrohre, in denen entsprechende UV-Lampen integriert sind, wird es gleichzeitig desinfiziert. So kann das Trinkwasser keimfrei gehalten werden. Gerade UV-Licht im Wellenl\u00e4ngenbereich von 265 Nanometern \u2012 eben der, den die neuen Lampen bieten \u2012, eignet sich perfekt, um Bakterien, Viren und Keime abzut\u00f6ten. Denn die Bestrahlung zerst\u00f6rt das Erbgut.<\/p>\n

\u201eWir bevorzugen daher UV-LEDs, die mit einem Maximum von 265 Nanometern emittieren. Besonders interessant sind diese UVC-LEDs, da deren Strahlung die DNA der Erreger deutlich besser zerst\u00f6rt. Die UV-Strahlen erzeugen in den Nukleins\u00e4uren der DNA Resonanzen und brechen die Bindungen der Molek\u00fcle auf. Der Zellkern der Mikroorganismen wird so ver\u00e4ndert, dass eine Zellteilung unm\u00f6glich wird. In der Folge k\u00f6nnen sich die Erreger nicht mehr vermehren\u201c, so Westerhoff.<\/p><\/blockquote>\n

Ein weiteres Plus: LEDs sind Punktstrahler. Aufgrund ihrer Abstrahlcharakteristik bieten sie ein breites Spektrum an Gestaltungsm\u00f6glichkeiten. Nat\u00fcrlich kann die neue Technologie auch zur Desinfektion von Trinkwasserautomaten, Bierf\u00e4ssern, Flaschen und Dosen sowie selbstverst\u00e4ndlich auch von Verschl\u00fcssen f\u00fcr andere Getr\u00e4nke als Bier verwendet werden.<\/p>\n

Praxistests mit hoher Leistungsausbeute<\/h3>\n

Westerhoff und sein Team am Fraunhofer IOSB-AST k\u00fcmmern sich um das Design der LED-Module und beantworten Fragestellungen wie \u201eWie m\u00fcssen die Geometrien konstruiert sein\u201c, \u201ewie sieht der optimale Aufbau der Arrays je nach Anwendungsfall aus\u201c, \u201ewie viele LEDs sind erforderlich\u201c, \u201ewie sind Punktstrahler mit unterschiedlichen Wellenl\u00e4ngen auf dem Modul anzuordnen\u201c.<\/p>\n

Nach zahlreichen Praxistests sind die Forscherinnen und Forschern in der Lage, die UV-LEDs direkt im Wasser ohne aufw\u00e4ndiges H\u00fcllrohr zu betreiben. Durch den Wegfall von Reflexionen konnten sie somit die Leistungsausbeute der Strahlungsquellen nochmals steigern. F\u00fcr den Industriepartner PURION GmbH haben die Experten vom Fraunhofer IOSB-AST ein spezielles Modul entwickelt, mit dem sich die Innenseiten von Bierdeckeln im Produktionsprozess vor dem Bef\u00fcllen der Bierflaschen desinfizieren lassen. Somit ist sichergestellt, dass w\u00e4hrend des Produktionsprozesses keine Keime in die Flaschen gelangen<\/p>\n

\u201eWir k\u00f6nnen die Deckel mit einer UV-Leistung von vier Watt von innen bestrahlen. Das ist mit Quecksilberlampen auf so einer kleinen Fl\u00e4che kaum machbar\u201c, so der Ingenieur.<\/p><\/blockquote>\n

Forschungen f\u00fcr den Einsatz in der Medizin<\/h3>\n

Die neue Technologie ist vielseitig einsetzbar. Deshalb bieten die Wissenschaftler des Fraunhofer IOSB-AST auch f\u00fcr den Medizintechnik-Sektor ihre Expertise an. Anwendungsbeispiele liegen hier im Design von LED-basierten UVC-Strahlungsquellen sowie der Simulation und Optimierung von Bestrahlungsfeldern. In medizinischen Ger\u00e4ten k\u00f6nnten UVC-LEDs dank ihrer kleinen Abmessungen und hohen Strahlungsintensit\u00e4t optimal eingesetzt werden. Hier k\u00f6nnen sie Fl\u00fcssigkeiten, Oberfl\u00e4chen und schwer zug\u00e4ngliche Bereiche zielgerichtet entkeimen. Endoskope und Ultraschallsonden etwa lassen sich durch geschickte Anordnung trotz komplexer Bestrahlungsgeometrien effizient desinfizieren.<\/p>\n

Doch da UVC-Strahlung bei 265nm Wellenl\u00e4nge extrem DNA-sch\u00e4digend ist – sie f\u00fchrt unweigerlich zu Sch\u00e4digungen der Hornhaut des Auges – muss immer sichergestellt sein, dass niemand Blickkontakt zur LED hat. Somit ist ein Sichtschutz immer unerl\u00e4sslich!<\/p>\n

\u201eWir arbeiten aber bereits an L\u00f6sungen zur Desinfektion von Instrumenten, Oberfl\u00e4chen und R\u00e4umen in Krankenh\u00e4usern mit UVC-LEDs\u201c, erkl\u00e4rt Westerhoff und er verr\u00e4t noch mehr: \u201eAktuell l\u00e4uft bei uns, gemeinsam mit PURION, ein Projekt zur Luftdesinfektion (UVC) und Luftreinigung (UVA+TiO2) in K\u00fchlaggregaten und Klimaanlagen. Hier gibt es aber noch keinen Prototyp.\u201c<\/p><\/blockquote>\n

Die Technologie wurde \u00fcbrigens im Rahmen der 2020-Initiative “Advanced UV for Life”<\/a> des Bundesministeriums f\u00fcr Bildung und Forschung BMBF vorangetrieben.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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